Development of a novel high-efficiency, high-stability energy conversion system for salinity gradient power generation

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では国産の再エネ型ベースロード電源となり得るRED発電システムの実用化を目指して超薄膜・超低抵抗イオン交換膜(IEM)、 凹凸流路一体型セルで構築された高効率SGE変換セル、 RED前処理に特化した陽・陰イオン交換ナノファイバーろ過装置、 スタック洗浄法、 REDシミュレータおよび原型モジュールを開発する。水溶性PVAフィルム上へ化学気相蒸着（CVD）による膜厚50 nm以下の荷電パリレン膜を成膜し、その後不織布へ転写することで超薄膜・超低抵抗IEMの開発を進めた。REDスタックの流路形状（出入口数）が圧力損失に及ぼす影響について数値シミュレーションを行った結果、出入口数によって圧力損失が異なることが判明した。また膜表面に凹凸構造を形成したプロファイル（PF）膜を作製し、このPF膜を積層したREDスタックを用いることで、通常の平膜と比較して大きな出力密度を達成した。RED用前処理装置を構築するために生産性に優れたナノファイバー製造方法である溶液ブロー紡糸法を用いてイオン交換ナノファイバー(IE-NF)を作製し、このIE-NFを熱プレスすることで機械的強度を向上させた。REDスタック内に付着したバイオフィルムの洗浄法を検討するために、従来の酵素洗浄に界面活性剤と高濃度塩水を組み合わせた結果、洗浄効率が向上することを確認した。REDシステムを系統連携するために、RED の連系システムの実験装置構築に着手し、汎用直流電源とノートパソコンから構成される模擬 RED を構築した。また絶縁型 SEPIC を用いて模擬REDの最大発電電力追従制御を実現した。大型REDスタックの発電性能を調べるために、膜を300対、有効膜面積90 m2のスタックを作製し、模擬塩水と実海水を用いて発電評価を行った。これらの結果より10kW級REDシステムの試設計を行うための基本技術の確立を進めた。